一种标定方法及装置与流程

本发明涉及标定技术领域，尤其涉及一种标定方法及装置。

背景技术：

时间飞行(timeofflight，tof)测距技术是通过计算光束从被发射到经目标物体反射被接收的时间差或相位差来计算目标物体的距离，以获得目标物体的深度数据信息。基于tof测距技术已经开始应用在三维测量、手势控制、机器人导航、安防和监控等领域。

在现有技术中，tof深度相机主要含有以下几种误差来源：1、由于调制-解调信号偏差产生的系统误差，简称“wiggling”；2、由入射光强度变化引起的误差；3、温度变化引起的误差；4、积分时间不同引起的误差。因此，若想要实现更高精度的测量，就需要对误差进行校正。在上述误差校正中，最繁琐的误差校正为wiggling，现有方法对于wiggling标定通常采用导轨法或cattree，但是这两种方法较适用于近距离的tof相机标定，而对于远距离的tof相机标定，则由于标定设备体积大，且效率低，因此不适用于大批量的tof相机远距离标定。

所以，现有技术中缺乏一种更精准的tof相机的标定方法。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的问题，提供一种标定方法及装置。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种标定方法，包括如下步骤：s1：标定光导纤维组的实际光程，所述光导纤维组包括多根不同长度的光导纤维；s2：控制标定好的所述光导纤维组接收待标定的tof相机的发射模组发射的光束，并控制所述待标定的tof相机的接收模组接收经所述光导纤维组的光束；s3：根据所述光束的传输时间、所述光导纤维组的实际光程标定所述待标定的tof相机。

在本发明的一种实施例中，标定光导纤维组的实际光程包括如下步骤：s11：控制所述光导纤维组接收预先标定的tof相机的发射模组发射的光束；s12：控制所述预先标定的tof相机的接收模组接收经所述光导纤维组的光束；s13：根据所述光束的传输时间计算所述光束的实际传输距离并根据所述实际传输距离确定所述光导纤维组的实际光程。

在本发明的另一种实施例中，所述预先标定的tof相机采用导轨法或cattree方法标定。控制光束不同步的经过所述光导纤维组中每一根不同长度的光导纤维标定每一根所述光导纤维的长度；或，根据所述光导纤维组中所述光导纤维的数量均分所述光束的能量至每一根不同长度的所述光导纤维，控制光束不同步的经过所述光导纤维组中每一根不同长度的光导纤维标定每一根所述光导纤维的长度。根据多根不同长度的光导纤维的实际光程和光导纤维的物理距离拟合曲线，根据所述曲线推导其它长度的光导纤维的实际光程。

本发明又提供一种标定装置，包括：预先标定的tof相机，包括发射模组、采集模组以及分别与所述发射模组和所述采集模组连接的控制与处理器，所述控制与处理器用于实现对光导纤维组的标定；光导纤维组，用于接收所述发射模组发射的光并传输给所述采集模组。

在本发明的一种实施例中，还包括：第一光纤、第一部件、第二部件和第二光纤；所述第一光纤，用于将所述发射模组的光束传输至所述第一部件；所述第一部件一端与所述第一光纤连接，另一端与所述光导纤维组中每一根不同长度的光导纤维的输入端连接，用于接收经所述第一光纤传输的光束，并分别通过每一根不同长度的光导纤维向所述第二部件传输光束；所述第二部件一端与所述第二光纤连接，另一端与所述光导纤维组中每一根不同长度的光导纤维的输出端连接，接收所述光导纤维组的光束并通过所述第二光纤传输到所述采集模组。

在本发明的另一种实施例中，所述第一部件为第一光路开关，用于导通/关闭不同长度光导纤维的输入端；所述第二部件为第二光路开关，用于导通/关闭不同长度光导纤维的输出端，光束不同步的经过不同长度的光导纤维后传输至所述第二光纤。所述第一部件为光纤分束器，用于将接收到的光束能量均分至每一根不同长度的光导纤维，且每一根不同长度的光导纤维连接一个开关，以允许/阻断所述光束通过每一根不同长度的光导纤维的输入端；所述第二部件为第二光路开关，用于导通/关闭不同长度的光导纤维的输出端，光束不同步的经过不同长度的光导纤维后传输至所述第二光纤。

在本发明的再一种实施例中，还包括扩散器，设置在所述第二光纤的正下方，经所述第二光纤的光束照射至所述扩散器后形成均匀的光斑。

本发明的有益效果为：提供一种标定方法及装置，通过采用标定了实际光程的光导纤维组来标定待标定的tof相机，以消除光导纤维的长度和实际光程之间的误差，进而消除了对后续待标定的tof相机的标定误差，提高了标定效率，更重要的是提高了标定的精度。

进一步的，本发明的标定装置缩小了标定设备的体积，提高了标定效率和标定精度。

附图说明

图1是本发明实施例中第一种标定装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中tof相机的结构示意图。

图3是本发明实施例中第二种标定装置的结构示意图。

图4是本发明实施例中第三种标定装置的结构示意图。

图5是本发明实施例中第四种标定装置的结构示意图。

图6是本发明实施例中一种标定方法的示意图。

图7是本发明实施例中一种标定光导纤维组的实际光程的方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

采用光纤进行tof相机标定的一种思路是，可以利用不同长度的光导纤维对tof相机的不同距离进行标定，分别基于光束传输的理论光程与相应光束实际飞行距离拟合wiggling曲线，从而实现对tof相机的标定。

上述技术不仅缩小了标定设备的体积，而且提高了标定效率。但是该技术中光束传输的理论光程是根据光纤长度确定的，而实际上光束在光纤中传输是有损耗的，以至于光束传输的实际距离与光纤的物理距离(长度)是不相等的。比如光束在光导纤维中传输由于吸收、散射等原因引起的损耗，或者在多根光纤串联时在串联口存在很大的损耗。因此光导纤维的物理距离(长度)和光导纤维的实际光程是不等的。

图1和图2所示，本发明实施例提供的一种标定装置。标定装置100包括有预先标定的tof相机50、光导纤维组4。tof相机50包括发射模组1、采集模组2以及分别与发射模组1和采集模组2连接的控制与处理器3。发射模组1包括光源，用于发出光束，该光束经过光导纤维组4传输至采集模组2，控制与处理器3根据光束从发射到接收的时间计算光束的实际传输距离，并根据该光束的实际传输距离确定光导纤维的实际光程。可以理解的是，图中为了方便表示，仅示出两根光导纤维组成光导纤维组4，实际上根据具体情况可以为多根不同长度的光导纤维组成的光导纤维组，光束每次经过一根光导纤维即能确定该光导纤维的实际光程。

本发明采用预先标定的tof相机得到实际光束传输距离，再根据实际光束传输距离确定光导纤维的实际光程，以消除光导纤维的长度和实际光程之间的误差，进而消除了对后续待标定的tof相机的标定误差，提高标定的精度。

本发明提供的标定装置不仅缩小了标定设备的体积，提高了标定效率，更重要的是提高了标定的精度。

如图3所示，在一个实施例中标定装置100还包括第一光纤5、第一部件6、第二部件7和第二光纤8。其中，第一光纤5用于将发射模组1的光束传输至第一部件6；第一部件6一端与第一光纤5连接，另一端分别与光导纤维组的输入端连接，用于接收经第一光纤5传输的光束，并分别通过每一条不同长度的光导纤维向外传输所接收的光束；第二部件7一端与第二光纤8连接，另一端与光导纤维组的输出端连接，分别接收每一条不同长度的光导纤维传输的光束，并通过第二光纤8传输到tof相机的采集模组2；控制与处理器3根据光束从发射到接收所传输的时间计算光束的实际传输距离，并根据该光束的实际传输距离确定光导纤维的实际光程。

如图4所示，在一个实施例中，第一部件6为第一光路开关9，第二部件7为第二光路开关10。光源11发射光束传输至第一光纤5，并传输至第一光路开关9，第一光路开关9连接不同长度光导纤维的输入端，用于导通/关闭不同长度光导纤维的输入端；第二光路开关10连接不同长度光导纤维的输出端，用于导通/关闭不同长度光导纤维的输出端。光束依次经过不同长度的光导纤维后依次传输至第二光纤8以照射图像传感器21，控制与处理器3根据光束从发射到接收所传输的时间计算光束的实际传输距离，并根据该光束的实际传输距离确定光导纤维的实际光程。图中所示的光导纤维组包括两条不同长度的光导纤维，此处仅是示例性的，实际光导纤维的数量根据需要设置多条。

在上述实施例中，采用光路开关控制不同长度的光导纤维输入端和输出端的导通或关闭，使得光束不同步的通过光导纤维传输，比如每次从一条光导纤维中通过，分别基于tof相机计算的光束实际传输距离确定光导纤维的实际光程。

如图5所示，在一个实施例中，第一部件6为光纤分束器11，第二部件7为第二光路开关10。光源11发射光束传输至第一光纤5，并传输至光纤分束器11，光纤分束器11连接不同长度光导纤维的输入端，光束传输至光纤分束器11时会将光束能量均分至每一根光导纤维，且每一根光导纤维都连接一个开关，以允许/阻断光束通过光导纤维的输入端。第二光路开关10连接不同长度光导纤维的输出端，用于导通/关闭不同长度光导纤维的输出端，光束不同步的经过不同长度的光导纤维后传输至第二光纤8以照射图像传感器21，控制与处理器3根据光束传输时间计算光束的实际传输距离，并根据光束的实际传输距离确定光导纤维的实际光程。可以理解的时，这里可以通过光纤分束器11和第二光路开关10连接控制与处理器以控制导通/关闭相应的光导纤维，也可以通过每一根光导纤维的开关控制导通/关闭相应光导纤维的输入端，第二光路开关10连接一个控制开关以控制第二光路开关10导通/关闭相应光导纤维的输出端。

与图3所示的实施例不同之处在于，本实施例中采用的光纤分束器11对光导纤维的输入端进行导通或关闭，除了可以每次仅使得光束通过一条光导纤维外，光纤分束器还能根据光导纤维的数量均分接收光束的能量，以避免照射到图像传感器21的光束能量太强。

在图3-图5所示的实施例中，光束最终都是通过第二光纤8以照射图像传感器21，由于光束的光斑尺寸非常小，最后图像传感器21只有一小部分像素能采集到光束信号，且每次入射位置相同，如此能避免由于不同像素之间的相位延迟、像素偏差等造成的精度误差。可以理解的是，在本实施例中，可以分别以第一光纤5、光导纤维组4的单根光纤、第二光纤8为一个整体，确定该整体的实际光程；也可以提前确定好第一光纤5和第二光纤8的实际光程，再确定光导纤维的长度。

在上述实施例中，可以根据不同长度的光导纤维的实际光程和光导纤维的物理距离拟合曲线，根据拟合结果推导其它长度的光导纤维的实际光程，以便于减小工作量。

在一个实施例中，标定装置100还包括扩散器(未图示)，扩散器位于第二光纤8的正下方，光束通过第二光纤8照射至扩散器后能形成均匀的光斑，该光斑的尺寸大于光束的尺寸，能覆盖图像传感器21中较多的像素。比如光束通过第二光纤8后直接被照射图像传感器21，占图像传感器21像素的2x2个像素，那么光束经过扩散器后被图像传感器21采集，即可能占有像素4x4。需要注意，这里对光斑的尺寸仅是举例说明，光斑的尺寸大小也可以占有5x5个像素或者更多的像素。

可以理解的是，上述实施例中所述预先标定的tof相机50可以通过导轨法、cattree等方法标定。由于导轨法和cattree这两种方法的标定设备体积大、且效率低，不适合大批量的tof相机远距离标定，但是可以利用这两种方法标定少量的tof相机，以使得该tof相机能够测量精确的光束实际传输距离。并利用该tof相机对光导纤维进行标定，以便后续对大量待标定的tof相机进行标定，从而可以提高标定效率、缩小标定设备的体积。

基于上述各实施例中的光纤标定装置，本申请还提供相应的标定的方法。图6示出了根据本发明一实施例中一种标定方法的流程图，包括如下步骤：

s1：标定光导纤维组的实际光程，所述光导纤维组包括多根不同长度的光导纤维；

s2：控制标定好的所述光导纤维组接收待标定的tof相机的发射模组发射的光束，并控制所述待标定的tof相机的接收模组接收经所述光导纤维组的光束；

s3：根据所述光束的传输时间、所述光导纤维组的实际光程标定所述待标定的tof相机。

可以理解的是，上述方法可以由待标定的tof相机的控制与处理器执行，也可以由单独的处理器来执行。

本发明采用标定了实际光程的光导纤维组来标定待标定的tof相机，以消除光导纤维的长度和实际光程之间的误差，进而消除了对后续待标定的tof相机的标定误差，提高了标定效率，更重要的是提高了标定的精度。

在采用光导纤维组对待标定的tof相机进行标定时，先要标定光导纤维组中每根光导纤维的实际光程，因为光导纤维的长度或物理距离并不等于实际光程，中间会有损耗，如果直接用光导纤维的长度或物理距离去标定待标定的tof相机，显然是有误差的。

如图7所示，本发明提供一种标定光导纤维组的实际光程的方法，包括如下步骤：

s11：控制所述光导纤维组接收预先标定的tof相机的发射模组发射的光束；

s12：控制所述预先标定的tof相机的接收模组接收经所述光导纤维组的光束；

s13：根据所述光束的传输时间计算所述光束的实际传输距离并根据所述实际传输距离确定所述光导纤维组的实际光程。

可以理解的是，预先标定好的tof相机的控制与处理器可以执行上述方法实现对光导纤维组的标定。也可以由一个单独的处理器来执行，这个处理器也可以执行图6所示的方法。

如前所述，这里预先标定好的tof相机可以采用现有技术中的方法进行标定，比如导轨法或cattree方法。

为了对光导纤维组中每根光导纤维进行标定有两种方法：

(1)对每一根光导纤维进行标定；

控制光束不同步的经过光导纤维组中每一根不同长度的光导纤维标定每一根光导纤维的长度；

或，根据光导纤维组中光导纤维的数量均分光束的能量至每一根不同长度的光导纤维，控制光束不同步的经过光导纤维组中每一根不同长度的光导纤维标定每一根所述光导纤维的长度。

(2)只标定其中一部分光导纤维，然后通过曲线拟合获取另一部分光导纤维的长度；

根据多根不同长度的光导纤维的实际光程和光导纤维的物理距离拟合曲线，根据所述曲线推导其它长度的光导纤维的实际光程。可以理解的是，这里标定的方法可以采用(1)中所述的方法标定其中一部分光导纤维然后拟合曲线。

为了实现上述的方法，在一个实施例中，第一部件是第一光路开关、第二部件是第二光路开关，分别连接不同长度光导纤维的输入端和输出端，用于导通/关闭不同长度光导纤维的输入端和输出端以使得光束通过相应的光导纤维传输至第二光纤。

在一个实施例中，第一部件是光纤分束器、第二部件是第二光路开关，分别连接不同长度光导纤维的输入端和输出端，光束经过光纤分束器会将光束能量均分至每根光导纤维，且每根光导纤维分别装有控制开关，用干允许/阻断光束通过光导纤维的输入端以使得光束传输至第二光路开关，第二光路开关导通/关闭光导纤维的输出端以使得光束通过相应的光导纤维传输至第二光纤。

本发明的实施例可以包括或利用包括计算机硬件的专用或通用计算机，如下面更详细讨论的。在本发明的范围内的实施例还包括用于携带或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理和其他计算机可读介质。这样的计算机可读介质可以是可以被通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是物理存储介质。携带计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，作为示例而非限制，本发明的实施例可以包括至少两种截然不同的计算机可读介质：物理计算机可读存储介质和传输计算机可读介质。

本申请实施例还提供一种控制装置，包括处理器和用于存储计算机程序的存储介质；其中，处理器用于执行所述计算机程序时至少执行如上所述的方法。

本申请实施例还提供一种存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序被执行时至少执行如上所述的方法。

本申请实施例还提供一种处理器，所述处理器执行计算机程序，至少执行如上所述的方法。

所述存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备、或者它们的组合来实现。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(rom，readonlymemory)、可编程只读存储器(prom，programmableread-onlymemory)、可擦除可编程只读存储器(eprom，erasableprogrammableread-onlymemory)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom，electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)、磁性随机存取存储器(fram，ferromagneticrandomaccessmemory)、快闪存储器(flashmemory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(cd-rom，compactdiscread-onlymemory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(sram，staticrandomaccessmemory)、同步静态随机存取存储器(ssram，synchronousstaticrandomaccessmemory)、动态随机存取存储器(dram，dynamicrandomaccessmemory)、同步动态随机存取存储器(sdram，synchronousdynamicrandomaccessmemory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram，doubledataratesynchronousdynamicrandomaccessmemory)、增强型同步动态随机存取存储器(esdram，enhancedsynchronousdynamicrandomaccessmemory)、同步连接动态随机存取存储器(sldram，synclinkdynamicrandomaccessmemory)、直接内存总线随机存取存储器(drram，directrambusrandomaccessmemory)。本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。